專利名稱：交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)的耗能鋼板墻，特別是涉及一種建筑結(jié)構(gòu)的交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻。
背景技術(shù)：
地震災(zāi)害具有突發(fā)性和毀滅性，嚴(yán)重威脅著人類生命、財(cái)產(chǎn)的安全。世界上每年發(fā)生破壞性地震近千次，一次大地震可引起上千億美元的經(jīng)濟(jì)損失，導(dǎo)致幾十萬(wàn)人死亡或嚴(yán)重傷殘。我國(guó)地處世界上兩個(gè)最活躍的地震帶上，是遭受地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，地震造成的人員傷亡居世界首位，經(jīng)濟(jì)損失也十分巨大。地震中建筑物的大量破壞與倒塌，是造成地震災(zāi)害的直接原因。地震發(fā)生時(shí)，地面振動(dòng)引起結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。對(duì)于基礎(chǔ)固接于地面的建筑結(jié)構(gòu)物，其反應(yīng)沿著高度從下到上逐層放大。由于結(jié)構(gòu)物某部位的地震反應(yīng)(加速度、速度或位移)過(guò)大，使主體承重結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞甚至倒塌；或雖然主體結(jié)構(gòu)未破壞，但建筑飾面、裝修或其它非結(jié)構(gòu)配件等毀壞而導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p失；或室內(nèi)昂貴儀器、設(shè)備破壞導(dǎo)致嚴(yán)重的損失或次生災(zāi)害。為了避免上述災(zāi)害的發(fā)生，人們必須對(duì)結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)進(jìn)行控制，并消除結(jié)構(gòu)體系的“放大器”作用。20世紀(jì)初，日本大森房吉教授提出的計(jì)算方法以及佐野利器博士提出的地震系數(shù)法均沒(méi)有考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，后來(lái)人們稱之為抗震設(shè)計(jì)的靜力理論，為了抗御地震，多傾向于采用剛強(qiáng)的建筑結(jié)構(gòu)，即“剛性結(jié)構(gòu)體系”，但是這種結(jié)構(gòu)體系很難真正實(shí)現(xiàn)，也不經(jīng)濟(jì)，只有極少數(shù)的重要建筑物采用這種結(jié)構(gòu)體系。隨著社會(huì)的發(fā)展，建筑物越來(lái)越龐大、復(fù)雜，人們對(duì)建筑物的安全性有了更高的要求，因此要在合理的經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)達(dá)到預(yù)期的設(shè)防目標(biāo)更加困難，在安全性與經(jīng)濟(jì)性之間，人們面臨兩難選擇。其次，人們對(duì)地震的認(rèn)識(shí)還不夠，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)物地震反應(yīng)與其實(shí)際地震反應(yīng)還有一定距離，因而所采取的抗震措施也不完全合理?？拐鹄碚摪l(fā)展的第一次突破是在20世紀(jì)50年代初，美國(guó)的M A Biot等人提出抗震設(shè)計(jì)的反應(yīng)譜理論。這時(shí)人們開始考慮地震動(dòng)和建筑物之間的動(dòng)力特性關(guān)系，提出了“延性結(jié)構(gòu)體系”。同最早的設(shè)計(jì)方法相比，延性設(shè)計(jì)方法已經(jīng)帶有對(duì)能量進(jìn)行“疏導(dǎo)”的思想，因此它具有一定的科學(xué)性。然而，結(jié)構(gòu)物要終止振動(dòng)反應(yīng)，必然要進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換或消耗。這種抗震結(jié)構(gòu)體系，容許結(jié)構(gòu)及承重構(gòu)件(柱、梁、節(jié)點(diǎn)等)在地震中出現(xiàn)損壞，即依靠結(jié)構(gòu)及承重構(gòu)件的損壞消耗大部分能量，往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件在地震中嚴(yán)重破壞甚至倒塌，這在一定程度上是不合理也是不安全的。隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)抗震減震、抗風(fēng)的要求也越來(lái)越高，某些重要的建筑物(如紀(jì)念性建筑、裝飾昂貴的現(xiàn)代建筑和核電站等)不允許結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)入非彈性狀態(tài)，使“延性結(jié)構(gòu)體系”的應(yīng)用日益受到限制，這些都成為結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員面臨的現(xiàn)實(shí)而重大的課題。各國(guó)學(xué)者積極致力于新的抗震結(jié)構(gòu)體系的探索和研究，1972年美藉華裔學(xué)者姚治平(JTP Yao)教授第一次明確提出了土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的概念。姚認(rèn)為結(jié)構(gòu)的性能能夠通過(guò)控制手段加以控制，以使它們?cè)诃h(huán)境荷載作用下，能保持在一個(gè)指定的范圍內(nèi)，為確保安全，結(jié)構(gòu)位移需要限制，從居住者的舒適方面考慮，加速度需要限制。土木工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制可以有效地減輕結(jié)構(gòu)在地震、風(fēng)、車輛、浪、流、冰等動(dòng)力作用下的反應(yīng)和損傷積累，有效地提高結(jié)構(gòu)的抗震能力和抗災(zāi)性能。這樣抗震理論又進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。鋼板剪力墻由內(nèi)嵌鋼板、豎向邊緣構(gòu)件(柱)和水平邊緣構(gòu)件(梁)構(gòu)成，其整體受力性能類似于底端嵌固的豎向懸臂梁，其中豎向邊緣構(gòu)件相當(dāng)于梁翼緣，內(nèi)嵌鋼板相當(dāng)于梁腹板，水平邊緣構(gòu)件則可以近似等效為橫向加勁肋。內(nèi)嵌鋼板可采用無(wú)加勁肋和有加勁肋的構(gòu)造形式。無(wú)加勁的鋼板剪力墻在強(qiáng)震作用下可以充分利用鋼板的屈曲后強(qiáng)度，并具有很好的延性和耗能能力。加勁的鋼板剪力墻則能夠限制鋼板的平面外屈曲，從而提高結(jié)構(gòu)的屈曲承載力，有助于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)在風(fēng)以及小震作用下的抗側(cè)移剛度并方便施工。與傳統(tǒng)的鋼框架或者鋼框架加混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系相比，鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)具有厚度薄、自重輕、建造速度快和延性好等優(yōu)點(diǎn)。已有的研究成果以及工程實(shí)例表明，鋼板剪力墻是一種非常具有發(fā)展?jié)摿Φ目箓?cè)力體系，尤其適用于高烈度地震設(shè)防區(qū)的高層建筑以及抗震加固。在過(guò)去的幾十年中，各國(guó)學(xué)者對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了許多試驗(yàn)與理論方面的研究。這些研究都得到了共同的結(jié)論這種結(jié)構(gòu)彈性初始剛度高、位移延性系數(shù)大、滯回性能穩(wěn)定。目前研究開發(fā)的耗能鋼板墻有中國(guó)專利號(hào)200810034557.I公開了一種名稱為“高層豎向剪切耗能鋼板墻結(jié)構(gòu)體系”發(fā)明專利。然而目前一些耗能鋼板墻容易產(chǎn)生屈曲，還有一些耗能鋼板墻的塑性分布比較集中，不利于耗能，都需要得到較好的解決。

發(fā)明內(nèi)容
I、發(fā)明目的
本發(fā)明的目的在于提供一種交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻，我國(guó)關(guān)于鋼板剪力墻的研究起步較晚，《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》附錄四關(guān)于鋼板墻的計(jì)算，認(rèn)為鋼板墻結(jié)構(gòu)僅承受水平荷載，以剪切彈性屈曲強(qiáng)度作為鋼板墻的設(shè)計(jì)極限狀態(tài)，沒(méi)有考慮在軸向荷載作用下鋼板墻屈曲的問(wèn)題。本發(fā)明交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻能夠有效解決鋼板屈曲問(wèn)題，提高結(jié)構(gòu)的耗能能力。利用交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻的耗能作用能夠減少建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)起到很好的保護(hù)作用。2、技術(shù)方案
一種交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻，包括交叉加強(qiáng)鋼板、內(nèi)填鋼板、螺栓、螺母、鋼墊板、鋼柱、鋼梁、墊板和螺孔，交叉加強(qiáng)鋼板呈交叉狀，分別由4條拋物線切割形成，在交叉加強(qiáng)鋼板的交叉點(diǎn)及四角形成相對(duì)寬大的區(qū)域，在內(nèi)填鋼板的一側(cè)或兩側(cè)安裝交叉加強(qiáng)鋼板，交叉加強(qiáng)鋼板與內(nèi)填鋼板采用螺栓連接，墊板的兩端與交叉加強(qiáng)鋼板相接觸。墊板上或下面安裝角板。交叉加強(qiáng)鋼板的中部交叉點(diǎn)的螺栓不應(yīng)少于4個(gè)；交叉加強(qiáng)鋼板的四個(gè)角部均與梁柱連接，交叉加強(qiáng)鋼板的四個(gè)角部的螺栓不少于3個(gè)。交叉加強(qiáng)鋼板和墊板同厚度。3、優(yōu)點(diǎn)及有益效果
交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻具有較大的豎向剛度和水平剛度，改善了鋼板剪力墻的抗震性能，實(shí)現(xiàn)了鋼板剪力墻和耗能器合二為一，可廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耗能減震。它具有地震作用下承載能力高、抗側(cè)剛度大、耗能能力強(qiáng)等一系列優(yōu)越的特性，是一種優(yōu)越的抗震耗能構(gòu)件。


圖I為本發(fā)明交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻平面示意圖2為本發(fā)明無(wú)角板情況下的交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻平面示意圖3為圖IA-A劑面不意圖。圖中，I為交叉加強(qiáng)鋼板；2為內(nèi)填鋼板；3為螺栓；4為螺母；5為鋼墊板；6為鋼柱；7為鋼梁；8為角板；9為墊板；10為螺孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合技術(shù)方案和參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提出的交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻如圖f圖2所示。整個(gè)裝置主要由交叉加強(qiáng)鋼板I、內(nèi)填鋼板2、螺栓3、螺母4、鋼墊板5、鋼柱6、鋼梁7、墊板9和螺孔10等組成。首先根據(jù)工程實(shí)際確定交叉加強(qiáng)鋼板I和內(nèi)填鋼板2的尺寸，確定螺孔位置。根據(jù)交叉加強(qiáng)鋼板I和內(nèi)填鋼板2確定墊板9的尺寸。采用螺栓3、螺母4和鋼墊板5將交叉加強(qiáng)鋼板I、內(nèi)填鋼板2連接；再采用螺栓將交叉加強(qiáng)鋼板I、內(nèi)填鋼板2安裝在鋼梁與鋼柱上。一種交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻，包括交叉加強(qiáng)鋼板I、內(nèi)填鋼板2、螺栓3、螺母4、鋼墊板5、鋼柱6、鋼梁7、墊板9和螺孔10，交叉加強(qiáng)鋼板I呈交叉狀，分別由4條拋物線切割形成，在交叉加強(qiáng)鋼板I的交叉點(diǎn)及四角形成相對(duì)寬大的區(qū)域，在內(nèi)填鋼板2的一側(cè)或兩側(cè)安裝交叉加強(qiáng)鋼板1，交叉加強(qiáng)鋼板I與內(nèi)填鋼板2采用螺栓連接，墊板9的兩端與交叉加強(qiáng)鋼板I相接觸。交叉加強(qiáng)鋼板I的中部交叉點(diǎn)的螺栓3不應(yīng)少于4個(gè)；交叉加強(qiáng)鋼板I的四個(gè)角部均與梁柱連接，交叉加強(qiáng)鋼板I的四個(gè)角部的螺栓3不少于3個(gè)。交叉加強(qiáng)鋼板I和墊板9同厚度。交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻墊板可安裝角板8。
權(quán)利要求
1.一種交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻，包括交叉加強(qiáng)鋼板(I)、內(nèi)填鋼板(2)、螺栓(3)、螺母(4)、鋼墊板(5)、鋼柱(6)、鋼梁(7)、墊板(9)和螺孔(10)，其特征在于交叉加強(qiáng)鋼板(I)呈交叉狀，分別由4條拋物線切割形成，在交叉加強(qiáng)鋼板(I)的交叉點(diǎn)及四角形成相對(duì)寬大的區(qū)域，在內(nèi)填鋼板(2)的一側(cè)或兩側(cè)安裝交叉加強(qiáng)鋼板(I)，交叉加強(qiáng)鋼板(I)與內(nèi)填鋼板⑵采用螺栓連接，墊板(9)的兩端與交叉加強(qiáng)鋼板⑴相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻，其特征在于墊板(9)上或下面安裝角板(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻，其特征在于交叉加強(qiáng)鋼板(I)的中部交叉點(diǎn)的螺栓(3)不應(yīng)少于4個(gè)；交叉加強(qiáng)鋼板(I)的四個(gè)角部均與梁柱連接，交叉加強(qiáng)鋼板(I)的四個(gè)角部的螺栓(3)不少于3個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻，其特征在于交叉加強(qiáng)鋼板⑴和墊板(9)同厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種交叉加強(qiáng)鋼板防屈曲耗能墻，主要由交叉加強(qiáng)鋼板、內(nèi)填鋼板、螺栓、螺母、鋼墊板、鋼柱、鋼梁、角板、墊板和螺孔等組成。其特征在于，交叉加強(qiáng)鋼板呈交叉狀，分別由4條拋物線切割，在交叉加強(qiáng)鋼板的交叉點(diǎn)及四角形成相對(duì)較寬大的區(qū)域。在內(nèi)填鋼板的一側(cè)或兩側(cè)安裝交叉加強(qiáng)鋼板。本發(fā)明的效果和優(yōu)點(diǎn)是具有較大的豎向剛度和水平剛度，改善了鋼板剪力墻的抗震性能，實(shí)現(xiàn)了鋼板剪力墻和耗能器合二為一，可廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耗能減震。它具有地震作用下承載能力高、抗側(cè)剛度大、耗能能力強(qiáng)等一系列優(yōu)越的特性，是一種優(yōu)越的抗震耗能構(gòu)件。
文檔編號(hào)E04C2/08GK102926484SQ201210426339
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者張延年 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)建筑大學(xué)